一种具有微通道换热器的空气调节系统及建筑物的制作方法

2021-03-11 17:03:17|

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[0001]
本申请涉及空气调节系统技术领域，具体涉及一种具有微通道换热器的空气调节系统及建筑物。

背景技术：

[0002]
目前建筑物采用空气调节器来达到人体对居住环境的舒适感需求，普通空调由室内机、室外机及两者的制冷循环连通管路和控制系统构成。当室内需要降温时，室外机的换热器成为冷凝器，将建筑物外空气中的冷量吸收，并通过换热介质将冷量循环传送到室内机，室内机的换热器作为蒸发器，通过风机吹出的风强制对流将冷量传送到建筑物的空间内。当室内需要升温时，室外机的换热器成为蒸发器，将建筑物外空气中的热量吸收，并通过换热介质将热量循环传送到室内机，室内机的换热器作为冷凝器，通过风机吹出的风强制对流将热量传送到建筑物的空间内。
[0003]
上述方式中，由于室内的空气循环遵循“热空气上升，冷空气下沉”等基本对流机理，因此当上述两种情况中建筑物需要升温时，悬挂在建筑物天花板处的室内机吹出的热风，无法下沉到接近底板的区域，除了热交换效率下降外，人体居住环境的舒适感会下降，比如往往造成人体头部区域室内温度较高，而人体脚部区域的温度仍旧很低。
[0004]
为了解决上述存在的问题，目前很多建筑物中在地板上铺设管路，然后在管路中利用带有热量的介质进行换热。地暖的铺设虽然解决了“脚冷头热”的问题，但是也带来了很多问题。比如，施工复杂：需要在地板上铺设循环管路，并预埋在混凝土里，再铺设木地板或者地砖；费用高昂：铺设地暖在单位平米上的成本在150-250元，如果一个建筑物在100平米，去除一些不需要铺设地暖的区域，总计费用2～3万元；维修不便：铺设地暖时要预埋很多循环管路，维修时需要把建筑物的地板全部拆除；呼吸健康：在整个建筑物铺设地暖后，由于建筑物整体升温，会在离地板0.6～0.9m高度形成尘埃及颗粒的悬浮层，而这个高度刚好是小孩的身高或者大人坐着时的高度，会造成呼吸健康上的问题；使用费用：由于地暖管路预埋在地板的混凝土里面，循环管路内的热量首先通过固体传热将热量传给地板，这样造成建筑物升温慢而且升温后不能关闭地暖系统，否则第二次开机又要将地板加热，从而造成地暖使用费用高昂，如果采用水地暖，建筑房屋的面积在100平米的费用在2500～3000元/月。

技术实现要素：

[0005]
本申请的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种具有微通道换热器的空气调节系统及建筑物，有效解决现有地暖施工困难、使用成本高的问题。
[0006]
本申请一方面涉及一种具有微通道换热器的空气调节系统，包括室外机、室内机和安装在室内的微通道地暖系统，所述微通道地暖系统中设有微通道换热器；所述室内机设有风机和室内换热器，所述室外机包括压缩机、室外换热器和换向阀，压缩机的出口依次连接室外换热器和换向阀，换向阀的一个支路连接微通道换热器的入口，另一个支路连接
室内换热器的入口，微通道换热器的出口和室内换热器的出口分别通过循环管路连接压缩机的入口。
[0007]
优选地，所述室内换热器与换向阀之间以及微通道换热器与换向阀之间均连通设有节流阀；所述室内换热器与所述压缩机之间以及所述微通道换热器与所述压缩机之间均连通设有回流阀；所述室外机内部还设置有散热风扇；所述微通道换热器的上方从上至下依次铺设有地面层和防护层，所述微通道换热器与地面主体结构之间设有隔热层。
[0008]
其中，微通道换热器包括夹板和上壳体，所述夹板均布有多个并排的金属条，所述上壳体盖住金属条以形成微流道，第一集管和第二集管与所述微流道连通；所述第一集管和第二集管分别设置在上壳体的两端部；所述金属条的横截面为圆形、三角形或正方形中的其中一种；所述第一集管的外周与第二集管的外周均包覆有保温材料。
[0009]
本申请还涉及一种建筑物，其具有如上所述的空气调节系统的。
[0010]
本申请空气调节系统中的微通道换热器具有极高的换热效率，在室内铺设微通道地暖系统时，只要在室内的地板上铺设一定面积的微通道换热器即可，其所需铺设的面积大大减小，减少了铺设成本，同时也减少了使用成本。本申请的建筑物，在室内安装上述的微通道地暖系统，有助于微通道地暖系统与室内的其他温度较低区域形成对流循环，在提高换热效率的同时，消除了整个室内铺设普通地暖所带来尘埃及颗粒的悬浮层给使用者带来的健康危害，降低了普通室内机吹热风引起的燥热，提高了居住者的舒适度。
附图说明
[0011]
利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0012]
图1为实施例中的具有微通道换热器的空气调节系统的结构示意图。
[0013]
图2为实施例中的微通道地暖系统的安装示意图。
[0014]
图3为本实施例中微通道换热器的剖视图。
[0015]
图4为本实施例中微通道换热器隐藏上壳体和下壳体后的结构示意图。
[0016]
图5为实施例中的金属条与上壳体的结构示意图。
[0017]
图6为实施例中的金属条与夹板的结构示意图。
[0018]
图7为实施例中的金属条直径变化与微通道当量直径的关系表。
[0019]
图8为实施例中的带有三角形金属条的微通道换热器的剖视图。
[0020]
图9为实施例中的带有正方形金属条的微通道换热器的剖视图。
[0021]
图10为实施例中的微通道换热器加工时的剖视图。
具体实施方式
[0022]
结合以下实施例对本申请作进一步描述。
[0023]
参见图1-6，本申请的一种具有微通道换热器的空气调节系统包括室外机1、室内机2和安装在室内的微通道地暖系统3。墙体41围成用于安装室内机2和微通道地暖系统3的居住空间42，室内机2可以固定安装在居住空间42的顶端中部或墙体41的中上部，微通道地暖系统3可以固定安装在居住空间42的底端中部，室外机1可以固定安装在墙体41外侧。微
通道地暖系统3中设有微通道换热器31。
[0024]
在本实施例中，室内机2设有风机21和室内换热器22。室外机1包括压缩机12、室外换热器13和换向阀16。压缩机12的出口依次连接室外换热器13和换向阀16，换向阀16的一个支路通过节流阀15连接微通道换热器的入口，另一个支路通过节流阀15连接室内换热器22的入口。微通道换热器的出口和室内换热器的出口分别通过循环管路17连接压缩机12的入口。优选地，在循环管路17上还可以设有回流阀14，回流阀14也可以采用换向阀。换热介质从压缩机管口排出，通过室外换热器和换向阀可以进入微通道换热器或室内换热器中的任何一个，经过热交换以后，换热介质经过换向阀流回压缩机。其中，室外机1还可以设有散热风扇11以对室外机进行散热；室外机1还可以设有控制器5，用于对整个空气调节系统进行控制。
[0025]
本实施例的具有微通道的空气调节系统的工作过程为：当室内需要降温时，室外机1的室外换热器13成为冷凝器，将室外空气中的冷量吸收，并通过介质将冷量循环传送到室内机2的蒸发器，通过室内机2的风机21吹出的风强制对流将冷量传送到室内，从而实现室内的温度降低；当室内需要升温时，室外机1的室外换热器13成为蒸发器，将室外空气中的热量吸收，并通过介质将热量循环传送到微通道换热器31，通过自然对流及蒸腾等方式通过气流6将热量传送到室内，从而实现温度升高。两种运行模式的切换，可以由技术人员对本系统编程后，由室外机1的控制器5控制完成。
[0026]
如图2所示，微通道换热器31的上方从上至下可以依次铺设有地面层33和防护层32，微通道地暖系统3与地面主体结构41之间设有隔热层34。为了防止人体在室内走动及其他重物对其的强度损坏，在微通道地暖系统3的上面铺设具有一定厚度的防护层，为了减少传递热阻，防护层可以采用金属材料制备而成。在防护层上可以直接铺设地面层，为了防止热量传递给地面主体结构，在微通道换热器31的下方可以铺设一层隔热层，隔热层里有刚性支撑，解决人体脚踩或重物放置时下沉的问题。微通道换热器、隔热层、防护层构成的总高度与不铺设微通道地暖系统区域的地板形成一致的高度，保持地板平面在一个平面上，同时在结构上保持一致性，使得铺设微通道地暖系统区域与不铺设微通道地暖系统区域外观保持一致。
[0027]
由于微通道换热器具有极高的换热效率，在建筑物内铺设微通道地暖系统时，只要在建筑物地板上铺设一定面积就可以，此时需要在建筑物墙体及地面等敷设有连接室外机、室内机和安装在室内的微通道地暖系统的管路及线路。具体微通道地暖系统所需的铺设面积与房屋大小、环境及制冷换热空气调节系统的属性有关。在建筑物设计时或者建筑物地板铺设时进行计算面积后，再进行施工。在设计时，需要确定微通道地暖系统安装的具体位置，在建筑物建造时将预埋循环管路铺设到微通道地暖系统安装的位置附近，以便预埋循环管路与微通道地暖系统的换热器对接；并且将预埋循环管路铺设到室外机的安装位置附近，便于预埋循环管路与室外机对接。基于上述基础，当建筑物房间需要取暖时，不再由室内机吹热风对建筑物进行供热，而是将房间空气调节系统进行切换，由地暖换热器进行供热。实现了“热空气上升、冷空气下降”的对流模式，解决了室内机吹热风造成建筑物房间内顶部热，地板处冷的问题。本实施例的微通道地暖系统还适用于原先普通地暖铺设困难的浴室等区域，实现地暖的铺设。
[0028]
本实施例的空调调节系统具有如下显著效果，第一、微通道地暖系统的铺设面积
大大减少，甚至可以在建筑物的房间中央区域进行铺设就可以，减少了地暖铺设的费用，并且通过自然对流将热量传送到不铺设微通道地暖系统的区域。第二、在室内的底端中部安装本实施例的微通道地暖系统，有助于微通道地暖系统与建筑物的其他温度较低区域形成对流循环，在提高换热效率的同时，消除了普通地暖整个建筑物铺设所带来尘埃及颗粒的悬浮层，提高了居住者的舒适度与身体健康度，从而解决了在整个建筑物铺设地暖后，由于整个建筑物整体升温，会在离地板0.6～0.9m高度形成尘埃及颗粒的悬浮层，而这个高度刚好是小孩的身高或者大人坐着时的高度，会造成呼吸健康上的问题。第三、区别于普通地暖铺设整个室内的做法，减少了制冷换热循环的管接头，减少了管路内媒介的泄漏可能性。第四、区别于普通地暖铺设整个室内的做法，本实施例的微通道地暖系统与地板相结合形成一个整体结构，在有地暖铺设需求时，只要铺设制冷换热管路并与整体结构相连接就可以，不需要将建筑物房间的地板全部拆除就能实现建筑物的地暖铺设，减少了施工成本，同时方便了故障维修。第五、采用本实施例的空气调节系统，使得地暖升温更加快捷，可以避免普通地暖需要连续开启不能停止运行的问题，大大降低了使用地暖的日常费用。
[0029]
参见图3-6，微通道地暖系统3的关键部件是微通道换热器31。微通道换热器31设有第一集管111、第二集管112和供换热介质流通的微流道100，第一集管111和第二集管112均与微流道100连通。在本实施例中，第一集管111的外周与第二集管112的外周均可以包覆有保温材料。在铺设时需要包裹保温材料，防止介质在预埋循环管路产生热量损失，防止出现冷凝水滴挂等问题，也解决了建筑物在装修时打孔、挖槽等行为。
[0030]
微通道换热器31包括夹板9和上壳体7，夹板9均布有多个并排的金属条8，上壳体7盖住金属条8，以形成密封型腔，上壳体7与金属条8、夹板9与金属条8以及金属条8之间紧贴以形成连续的微流道100。参见图5和图6，图5为金属条8与上壳体7之间所形成微流道100，图6为金属条8与夹板9之间所形成微流道100。应当说明的是，金属条8紧密并排在夹板9上，金属条8与金属条8、金属条8与夹板9结合面不存在间隙，以防止介质通过间隙蹿动或短路。
[0031]
在本实施例中，第一集管111和第二集管112可以采用扁管，具体采用铝扁管，第一集管111和第二集管112横截面积的比值可以是0.1-10。作为优选的方案，第一集管111和第二集管112分别设置在上壳体7的两端部，第一集管111或/和第二集管112从上壳体7的侧面插入并伸入至与该侧面相对且位于上壳体7内的底部，这种结构能够最大限度地延长换热介质在微流道换热器内流通的路径和时间。换热时，介质从第一集管111中流进，并沿着所形成的微通道，流到第二集管112，流出换热器13。介质在微通道流动时，介质与上壳体7发生热交换，将介质的热能传递到上壳体7，上壳体7再与外界发生热交换。
[0032]
本实施例的具有微通道的空气调节系统，通过金属条8紧密并排在夹板9上，相邻两圈金属条8之间的形成间隙且配合上壳体7形成微流道100，上壳体7的侧面则为换热面与外界换热，这种结构具有良好的加工性能。
[0033]
在本实施例中，金属条8是一根直径d小于2.5mm的金属条8，金属条8与金属条8、上壳体7、夹板9紧密贴合，能够组成介质流通通道，形成当量直径de为0.001-1mm的微通道，其中de与d的关系式为：参见图7。
[0034]
参见图8和图9，金属条8的横截面除了为圆形外，还可以设置成三角形或正方形中
的其中一种。第一集管111、第二集管112、壳体和夹板9均可以采用金属材料制备而成。夹板9是一块金属板，其材料可以是铜、铝或不锈钢等，其厚度需满足在金属条8并排时不发生变形，即需要保证平面度，从而保证金属条8与夹板9的紧密贴合度。上壳体7是一块金属平板压制而成，其材料可以是铜、铝或者不锈钢等，其厚度满足能够承受微通道内流动的介质压力所需对应的强度要求。
[0035]
本申请的微通道换热器的加工工艺，包括如下步骤：
[0036]
步骤a，参见图10，在两块夹板9之间衬入一块工艺板200，以形成板芯。
[0037]
步骤b，在板芯上缠绕金属丝；在步骤a中，板芯不转动，金属丝以板芯为中心进行行星绕板芯做圆周运动，同时，板芯同步做螺旋所需的上下运动，形成螺距；或者，板芯不动，金属条8做圆周运动且上下运动进行绕包；或者，板芯以板芯的中心做圆周转动，金属条8以一定输出长度节拍缠绕在板芯上，此时可以是板芯同步做一定螺距的轴心方向移动，也可以是金属条8以一定的螺距平行与板芯转动的轴心方向做移动。
[0038]
步骤c：对板芯两侧的金属条8进行裁剪以形成金属条8，将工艺板200抽出以分离两个夹板9；
[0039]
步骤d，装配第一集管111和第二集管112到单个夹板9的两侧，然后盖设上壳体7，然后将上壳体7与夹板9进行焊接密封，以制得室外换热器13。在步骤d中，焊接密封采用电阻焊、超声波焊接或高温熔接中的其中一种。
[0040]
本实施例的具有微通道的空气调节系统，制备工艺简易，加工出来的微流道换热器具有良好的加工性能和适用性能。
[0041]
采用本实施例的微通道换热器，首先可以是一种标准尺寸宽度，如常规尺寸为1250mm的扁管铝卷材，在生产制造具体下游产品时可以进行裁剪至所需的尺寸，然后通过热熔焊的方式将微通道管路进出处焊接集管。本实施例的微通道扁管换热器，具有良好的加工性能，可以采用折弯圆弧等工艺手段，将以“面”形式体现的微通道扁管换热器，呈现出具有立体结构、具有一定内容积的形状。当具有立体结构、具有一定容积的微通道流过介质时，可以将介质里的热量有效传递到容积空间内，同时外部还可以铺设保温材料进行保温。
[0042]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

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